コリメータレンズによる照明の設計ポイント

１．コリメータレンズとは？

コリメータレンズとは、点光源から発した光を平行光に変換するレンズを指しており、レンズ設計においては、平行光が1点に集光するように収差が補正されているレンズを指します。

球面レンズ単体では収差が十分に補正できないため、コリメータレンズは、1面または両面が非球面で設計された単レンズであることが多いです。具体的な用途としては、遠くの物体に光を投影する投影レンズや、遠くを照明する照明レンズなどが挙げられます。

２．照明設計の注意点①：平行光に対する光源サイズの影響

コリメータレンズによる照明設計においては、①平行光に対する光源サイズの影響、②半導体レーザーとLEDの違い、の2点に注意する必要があります。まずは、①平行光に対する光源サイズの影響について解説します。

a．点光源の場合

図1は、サイズ□0.01mmの光源を焦点距離10mmのレンズの焦点位置に置いたとき、光源を発した光線がレンズを通過してどのように進むかを見るため、光軸からの距離=0、±0.005mmの3点から発した光線を追跡した結果です。

光源サイズはレンズの焦点距離の1/1000と大きさが無視できるほど小さいため、光源を出射した光線はレンズ通過後には、点光源を使った場合と同じように、見た目は平行な光線となります。

では、b. 大きさのある光源の場合はどうでしょうか・・・

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